10kV配網自適應綜合型饋線自動化技術測試問題及解決措施

1、饋線自動化技術作為 10kV 配網線路中最重要的技術之一，它有效提高配電網的供電質量，保證供電的可靠性?？拼笾悄茈姎饧夹g有限公司的研究人員秦明輝、葛林、陳雷剛，在2020年第 6期電氣技術雜志上撰文，對10kV配網線路中饋線自動化技術原理及故障處理方案進行分析，并對應用測試中遇到的問題以及解決措施進行探討。隨著我國配電網智能化的快速發(fā)展，饋線自動化技術作為重要的技術支撐，對保證配電網供電可靠性有著重要作用，因此對饋線自動化技術展開研究及探討具有重要的實際意義。本文就國網定義的配網就地型饋線自動化技術的功能原理進行分析，結合具備饋線自動化功能的饋線終端裝置(feeder terminal uni

2、t, FTU),設計符合規(guī) 范標準的功能實現方案，并結合方案搭建符合規(guī)范的饋線自動化測試系統，重點對饋線自動化技術測試過程中遇到的問題以及對應的解決措施進行了深入探 討。1饋線自動化技術簡介 饋線自動化(feeder automation, FQ具備監(jiān)測及控制配電線路運行狀態(tài)的功能，能夠準確迅速地定位和隔離故障區(qū)間，并完成非故障區(qū)間的恢復供電。 FA 可以完成配網故障的迅速報告、迅速診斷、迅速定位、迅速隔離以及迅速修復，降低排除故障的成本以及時間，有效地提高了配電網的供電可靠性以及供電質量。本文主要針對就地型FA 中的自適應綜合型邏輯進行研究。2自適應綜合型FA 技術實現方案2.1自適應綜合型

3、饋線終端保護原理下面依據標準Q/GDW 1382 20XX 配電自動化技術導則就地型饋線自動化技術原則、 IEC 60870 5 104遠動設備及系統傳輸規(guī)約用 IEC 60870 5 101標準的網絡訪問，針對自適應綜合型饋線終端 FTU 保護原理進行說明，并結合時序圖進行展現。自適應綜合型饋線終端FTU 依據雙側失壓分閘、單側來電合閘的規(guī)范標準，配合短路故障與接地故障監(jiān)測技術以及故障路徑先行處理的保護控制策略，結合變電站出線斷路器二次重合閘，實現配電網的故障切除以及自適應隔離非故障區(qū)間。自適應綜合型饋線自動化是就地型FA 控制策略中最佳的故障復電方案之一，從經濟因素考慮其優(yōu)點在于投資少、見

4、效快、易實施，從技術因素考慮其優(yōu)點11 在于不依賴通信、不依賴主站、維護工作少等。按照規(guī)范導則，結合具備自適應綜合型FA 功能的 FTU 終端，以 FTU 對應開關類型配置為分段模式為例，給出自適應綜合型FA 單個節(jié)點的保護原理圖。1）依據 “無壓分閘 ” 的規(guī)范要求，雙側失壓分閘原理如圖 1 所示，圖中 T1 為變電站短路跳閘延時。圖 1雙側失壓原理圖 2）依據“來電延時合閘 ” 的規(guī)范要求，單側來電合閘（有故障記憶）原理如圖 2 所示。圖 2單側來電合（有故障記憶）原理圖3）依據“來電延時合閘” 的規(guī)范要求，單側來電合閘（無故障記憶）原理如圖 3 所示。圖 3單側來電合（無故障記憶）原理圖

5、 4）反向閉鎖（X 時限閉鎖）原理如圖 4所示。圖 4反向閉鎖（ X 時限閉鎖）原理圖5）正向閉鎖（Y 時限閉鎖）原理如圖 5所示。圖 5正向閉鎖（ Y 時限閉鎖）原理圖 2.2自適應綜合型饋線自動化技術實現方案 下面依據就地型饋線自動化技術 原則和上述規(guī)范標準分析，設計符合標準的自適應綜合型饋線自動化技術實 現方案。依據技術原則設計典型配網線路拓撲圖，以主干線短路故障為例，分析自適應綜合型饋線自動化短路故障處理的技術實現方案。FS3與FS4間發(fā)生永久性故障，在FS1FS3檢測到故障電流并且記憶， 如圖6所示。其中CB為變電站出線開關，具備時限保護和重合功能，FS為分段開關，YS為用戶分界開關

6、，LSW為聯絡開關。此例中FS均配置為分段模 式， YS 均配置為分界模式，拓撲圖中開關黑色為閉合狀態(tài)，無色為斷開狀態(tài)， 除 CB 以外其他所有類型開關均配備FTU。變電站出口斷路器CB 經保護延時分閘，依據圖 1 對應的規(guī)范標準，分段開關FS1-FS7雙側失壓，同時時間超過雙側失壓跳延時后分閘，用戶分界開關YS1 YS4 雖失壓，但其沒有檢測到故障電流，所以仍保持合閘狀態(tài)，如圖 7 所示。等待延時達到一次重合閘延時時間， CB 起動第一次重合閘。依據圖 2 對應的規(guī)范標準，由于FS1FS3之前檢測到故障電流，其單側來電合閘時間為X時限。依據圖 3 對應的規(guī)范標準，由于FS4 FS7 無故障電

7、流記憶，其單側有壓合閘為長延時（單側有壓合閘無故障長延時時間 +X 時限）。則 CB 一次重合閘后，FS1、FS2、FS3依次合閘，如圖8所示。圖 6永久性短路故障圖 7CB 第一次跳閘圖 8CB一次重合閘FS3合閘后，此時故障仍然存在，CB會再次保護跳閘。依據圖 5 對應的規(guī)范標準，FS3 由于Y時限內失壓，所以FS3分閘并正向閉鎖；依據圖4對應的規(guī)范標準， FS4由于X時限內失壓，所以FS4保持分閘，并反向閉鎖，如圖9所示。圖 9FS3合于故障側 延時達到二次重合閘延時時間，CB起動第二次重合閘， CB合閘后FS1、FS2 FS5、FS6、FS7依次單側來電，延時合閘恢復供電。3自適應綜合

8、型FA 測試系統 自適應綜合型饋線自動化功能投運前，需要對FTU 終端參數進行配置，并進行測試驗證。傳統的人工測試時會遇到一些問題，包括二次終端與開關聯調易受環(huán)境限制、測試環(huán)境不靈活、系統內故障觸發(fā)不同步導致的邏輯異常、系統各節(jié)點開關動作結果不便于判定以及測試效率低等，都會對FA 測試產生影響。因此，設計并搭建合適的測試系統是保證 FA功能可靠性以及提高測試效率的重要方式。3.1測試環(huán)境配置測試環(huán)境配置包括FTU 終端、故障同步裝置、模擬開關、網絡交換機、前置服務器和仿真測試平臺。將仿真測試平臺加入測試系統，通過IEC 608705 104遠動設備及系統傳輸規(guī)約用IEC 60870 5 101

9、 標準的網絡訪問建立仿真平臺與FTU 間的通信，從而實現通信報文交互。自適應綜合型饋線自動化功能測試系統的測試環(huán)境配置原理如圖 10 所示。圖 10測試環(huán)境配置原理圖 3.2測試網絡配置饋線網絡配置依據的是前文 2.2 中自適應綜合型技術實現方案，包括 1 臺變電站出線開關、 7 臺主干線分段開關、 4 臺用戶分界開關以及2臺聯絡開關，除變電站出線開關以外，對其他所有類型開關均配備FTU 。饋線網絡配置如圖11 所示。圖 11饋線網絡配置3.3測試系統應用結合測試環(huán)境配置以及饋線網絡配置，測試系統的搭建如圖12所示。各臺FTU 均被連接至網絡交換機，依據IEC 60870 5 104遠動設備及

10、系統傳輸規(guī)約用IEC60870 5 101標準的網絡訪問標準規(guī)約與平臺進行通信。各臺故障觸發(fā)裝置同樣通過網絡交換機與平臺進行通信，實現平臺對故障發(fā)生裝置的遠程控制。在本自適應綜合型FA 測試系統中，設計模擬開關代替一次開關設備。模擬開關體積小，具備自保持功能及硬遙信節(jié)點，實現模擬斷路器的功能。應用時將 FTU 終端的遙控端子與模擬開關的遙信端子對應連接，同時將FTU 終端的遙信端子與模擬開關的遙控端子對應連接，其原理如圖 13 所示。圖 12測試系統原理圖圖 13模擬開關原理圖 當模擬開關收到遙信變位、即 FTU 終端的遙控信號時，模擬開關輸出遙控信號。應用中對應關系為：當模擬開關遙信1 變位

11、、即 FTU終端輸出遙控合閘信號時，模擬開關輸出遙控1 合（常閉觸點）；當模擬開關遙信 2 變位，模擬開關輸出遙控1 分（常開觸點）。通過模擬開關可以解決自適應綜合型邏輯測試時一、二次設備聯調易受環(huán)境限制的問題。使用模擬開關調試，方便搭建靈活的測試環(huán)境，同時成本較 低，并且實用性強。在自適應綜合型饋線自動化功能測試過程中，若各節(jié)點故障施加不同步，則無法正確測試并驗證FA 邏輯功能。測試過程對故障同步的要求極高。為解決系統測試中故障同步問題，本文搭建的 FA 測試系統引入平臺對多臺故障觸發(fā)裝置的遠程同步控制功能，每臺故障同步觸發(fā)裝置連接一臺或兩臺 FTU 終端，用于輸出模擬量及序列，通過平臺系統

12、拓撲圖自定義短路或接地故障位置。確定故障點后，各臺故障同步觸發(fā)裝置通過編寫好的方案，同步施加對應節(jié)點的故障序列，從而通過FA 測試系統，實現自適應綜合型饋線自動化故障同步觸發(fā)的功能，有效模擬現場故障的發(fā)生。對于自適應綜合型饋線自動化功能測試結果驗證環(huán)節(jié)，傳統方法是通過人為逐個查看各節(jié)點開關的位置狀態(tài)，這不便于判定系統保護動作的正確性，且測試效率較低。本文搭建的 FA 測試系統可以直觀地查看各節(jié)點開關位置，同時通過仿真平臺的智能判定算法，實現FA 功能的自動化測試及測試結果的自動判定，大幅度提高了測試效率。仿真平臺與各 FTU 終端通過標準IEC 60870 5 104規(guī)約進行通信， FTU 與

13、平臺三遙點表保持一致，通過平臺同步施加典型故障到被測系統中，依據前文2.1 節(jié)中對自適應綜合型饋線終端原理分析， FTU 終端 FA 功能啟動后，正常觸 發(fā)保護邏輯時，均主動上送相應的遙信變位信息。此時仿真平臺通過接收到的各臺 FTU 關鍵時間節(jié)點上送的事件順序記錄(sequence of event, SOE信息，更新系統拓撲中對應的開關位置狀態(tài)，并通過 智能算法對FTU 終端的故障處理信息進行自動化判斷，從而實現FTU 終端 FA功能正確性的自動化檢定的功能。3.4測試結果分析依據本文中自適應綜合型技術的實現方案，通過設計的 FA測試系統分別對典型故障進行測試。各節(jié)點 FTU 終端均投入自適應綜合型FA功能，終端參數配置與平臺一致，雙側失壓跳延時時間為 3s， X 時限為7s， Y時限為5s,單側有壓合閘無故障長延時時間為 50s。通過測試系統模擬了 FS2 和 FS3 之間的主干線永久性故障，測試記錄見表1。表 1主干線永久性短路故障通過 FA 測試系統成功對各臺 FTU 終端動作結果進行了判定，并最終給出正確的結論。依據規(guī)范標準，本文測試系統高效地完成FA 方案的測試工作，判定結論準確有效。4結論 在自適應綜合型饋線自動化技術實現方案的測試中，對測試的靈